高考物理易错题专练：机械能（4大陷阱）含答案及解析

易错点06机械能

目录

01易错陷阱(4大陷阱)

02举一反三

【易错点提醒一】不理解功和功率的概念计算时出现错误

【易错点提醒二】混淆机车启动的两个过程

【易错点提醒三】不理解动能定理的含意

【易错点提醒四】不会用动能定理求解多过程问题

【易错点提醒五】不理解机械能守恒定律的条件。

【易错点提醒六】运用机械能定律错误。

［易错点提醒七】混淆摩擦力做功和摩擦产生的热量

03易错题通关

易错点一：应用功和功率求解问题时出现错误

L计算功的方法

(1)恒力做的功

直接用W=Fxcosa计算或用动能定理计算。

⑵合力做的功

方法一：先求合力R合，再用W合=R合xcosa求功，尤其适用于已知质量机和加

速度。的情况。

方法二：先求各个力做的功W1、卬2、卬3…，再应用卬合=历+正2+卬3+…求合

力做的功。

方法三：利用动能定理，合力做的功等于物体动能的变化量。

⑶变力做的功

①应用动能定理求解。

②用W=P/求解，其中变力的功率尸不变。

③当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功的绝对值

等于力和路程(不是位移)的乘积。如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等。

④转换研究对象法。有些变力做功问题可转换为恒力做功，用W=Fxcosa求解。

此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功问题。

⑤图像法。在R—x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力R在这

段位移内所做的功,且位于x轴上方的“面积”为正功，位于x轴下方的“面积”

为负功。

W

2.公式尸=7和P=FP的区别

w

p=十是功率的定义式，P=Ro是功率的计算式。

3.平均功率的计算方法

-W

(1)利用p=7。

(2)利用P=Rocosa,其中。为物体运动的平均速度。

3.瞬时功率的计算方法

(1)利用公其中。为/时刻的瞬时速度。

Q)P=FVF,其中OF为物体的速度。在力R方向上的分速度。

(3)P=Fvv,其中心为物体受到的外力F在速度v方向上的分力

4.机车的两种启动方式

以恒定功率启动以恒定加速度启动

vT=>F=P"'"）1-a-----—1直a=----—（不变）=>F不变—P=Fv

vmmK7=

至。=0直到P=P额=Fvr

加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间玲二?

ppF—F

门口一八一额个额一阻［吉不

F=F=a=0=>=—vT=1>FI-=—l=I>a=------l直至a=0n

m阻maxFvm

速度为Umax的匀速直线运动加速度减小的加速直线运动

F=尸阻今a=。今v=/恒定

阻max/阻

易错点二：不理解动能定理也不会运用动能定理求解多过程问题

1.动能定理的理解

(1)两个关系

数量关系：合力做的功与物体动能的变化具有等量代换关系，但并不是说动能的

变化就是合力做的功。

因果关系：合力做功是引起物体动能变化的原因。

(2)标量性

动能是标量,功也是标量，所以动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题，

当然动能定理也就不存在分量的表达式。

2.运用动能定理解决多过程问题，有两种思路

(1)分阶段应用动能定理

①若题目需要求某一中间物理量，应分阶段应用动能定理.

②物体在多个运动过程中，受到的弹力、摩擦力等力若发生了变化，力在各个

过程中做功情况也不同，不宜全过程应用动能定理，可以研究其中一个或几个分

过程，结合动能定理，各个击破.

(2)全过程(多个过程)应用动能定理:当物体运动过程包含几个不同的物理过

程，又不需要研究过程的中间状态时，可以把几个运动过程看作一个整体，巧妙

运用动能定理来研究，从而避开每个运动过程的具体细节，大大简化运算.

易错点三：运用机械能守恒定律分析问题时出现错误。

31.判断机械能守恒的三种方法

分析物体或系统的动能和势能之

r■（定义法卜和是否变化，若不变，则机械能

守恒

三若物体或系统只有重力或系统内

种弹力做功，或有其他力做功，但

方—［做功法卜

法其他力做功的代数和为零，则机

械能守恒

若物体或系统中只有动能和势能

q转化法上的相互转化而无机械能与其他形

式能的转化，则机械能守恒

2.表达式

要选零势能参考平面

守恒观点-*EX=E2A

,

三

种

形Y转化观点田AEk=-AEp卜不用选零势能参考平面

式

.

、转移观点，AE=-AE„*不用选零势能参考平面

AD

易错点四：运用功能关系分析问题时出现错误。

几种常见的功能关系及表达式

力做功能的变化二者关系

合力做功动能变化〃=Ek2-Eki=AEk

重力做功重力势能变化（1）重力做正功，重力势能减少；（2）重力做负功,

重力势能增加；（3）Wc=—AEp=Epi—Ep2

弹簧弹力做功弹性势能变化（1）弹力做正功，弹性势能减少；（2）弹力做负功,

弹性势能增加；（3）勿弹=—/\”=Epi—昂2

只有重力或系统内弹机械能不变化机械能守恒，即AE=0

力做功

除重力和系统内弹力机械能变化（1）其他力做多少正功，物体的机械能增加多少;

之外的其他力做功

（2）其他力做多少负功，物体的机械能减少多少;

（3）加其他=AE

一对相互作用的滑动内能增加（1）作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统

摩擦力的总功内能增加；（2）摩擦生热Q=/%相对

电场力做功电势能变化（1）电场力做正功，电势能减少；（2）电场力做负功,

电势能增加；（3）/电=-AEp=JI-埒2

安培力做功电能变化勿克安=AE电,勿安=-AE电

【易错点提醒一】理解功和功率的概念计算时出现错误

【例1】.自动扶梯以恒定的速率送乘客上楼，乘客第一次站在扶梯上不动，第二次相对

于扶梯匀速向上走，自动扶梯的牵引力两次做功分别为％、叽，功率分别为尸1、尸2,则

（）

A.Wj=W2Pl（P2B.%〉吗,片=舄C.叱〈％,片〉6D.%=%，片=6

支式练习

【变式『1】（2023山东卷）《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻

田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为左的水轮，以角速度。匀速转动。水筒

在筒车上均匀排布，单位长度上有〃个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质

量为小的水，其中的60%被输送到高出水面〃处灌入稻田。当地的重力加速度为各则筒车

对灌入稻田的水做功的功率为（）

InmgatRH3nmga)RH3nmga)2RH

A.----------------------D.D.nmg^>

555

RH

【变式『2】（（多选）（2022•广东•高考真题）如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车,

在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速

度2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg,MN=PQ=20m,P。段的倾角为30。，重力加

速度g取lOm/s"不计空气阻力。下列说法正确的有（）

A.从M到N,小车牵引力大小为40NB.从M到N,小车克服摩擦力做功800J

C.从P到Q,小车重力势能增加D.从P到Q,小车克服摩擦力做功700J

【变式「3】（多选）（2023•山东•威海市教育教学研究中心二模）如图所示，竖直平面内

固定一半径R=0.5m光滑圆形轨道，圆心为0。一小球在轨道的最低点4某时刻获得水平

向右的瞬时速度%。已知%=A&I/S,重力加速度g=10m/s2。在小球从A点运动到轨迹

最高点的过程中，下列说法正确的是（）

A.小球在最高点的速度大小为缶通

B.小球在最高点的速度大小为L6m/s

C.重力做功的功率先增大后减小

D.小球做圆周运动时重力和弹力的合力提供向心力

【易错点提醒二】混淆机车启动的两个过程

【例2】.（2022・浙江・高考真题）小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置,

把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做

加速度大小不超过5m/s2的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g取lOm/J,则提升重

物的最短时间为（）

A.13.2sB.14.2sC.15.5sD.17.0s

支式练习

【变式1-1］（多选）（2023•山西吕梁•三模）一质量为m=40kg的儿童电动汽车在水平

地面上由静止开始做直线运动。电动汽车的速度与牵引力的功率随时间变化的函数关系图像

分别如图甲、乙所示，3s末电动汽车牵引力功率达到额定功率，10s末电动汽车的速度达

到最大值，14s时关闭发动机，经过一段时间电动汽车停止运动。整个过程中电动汽车受到

的阻力恒定。下列说法正确的是（）

甲乙

A.电动汽车最大速度为5m/s

B.电动汽车受到的阻力为100N

C.关闭发动机后，电动汽车经过5s停止运动

D.整个过程中，电动汽车克服阻力做功为3750J

【变式1-21（2024•上海市杨浦高级中学期中）一台起重机先以不变的牵引力F将一质量

为m的重物由静止起竖直向上提起，当起重机的输出功率达到额定功率P后，保持该功率

直到重物做匀速运动，重力加速度为g。重物在上升过程中（）

ppF

A.最大速度小于有B.平均功率大于:C.最大加速度大于一D.加速时间小于

r2m

P

g（F-mg）

【变式『3】（2023•浙江•模拟预测）图甲是我国自主设计的全球第一款可载客的无人驾驶

飞机"亿航184",其质量为260kg,最大载重为100kg,图乙是该无人机某次在最大载重情况

下，从地面开始竖直升空过程中的“t图像，前2s图像为直线，2s末到5s末图像为曲线，

曲线两端皆与两侧直线相切，5s后无人机匀速上升，发动机的输出功率等于额定输出功率，

9=10m/s2,则下列说法正确的是（）

图甲图乙

A.前5s上升的高度为19m

B.1s末发动机的输出功率为7200W

C.2s末到5s末，发动机的输出功率不变

D.2s末到5s末，无人机上升的高度不会超过17m

【易错点提醒三】不理解动能定理的含意

【例3】（2023全国乙卷）如图，一质量为从长为/的木板静止在光滑水平桌面上，另一

质量为〃的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度％开始运动。已知物块与木板间

的滑动摩擦力大小为f,当物块从木板右端离开时（）

B.木板的动能一定小于fl

1

D.物块的动能一定小于］相说9-力

支式练习

【变式1T】（2023新课标卷）一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下，由静止

开始在水平地面上沿x轴运动，出发点为x轴零点，拉力做的功/与物体坐标x的关系如图

所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4,重力加速度大小取lOm/s）下列说法正确的

A.在x=lm时，拉力功率为6W

B.在x=4m时，物体的动能为2J

C.从x=0运动到x=2m,物体克服摩擦力做的功为8J

D.从x=0运动到x=4的过程中，物体的动量最大为2kg加/s

【变式1-2］（多选）（2023•黑龙江•佳木斯一中二模）质量为m的小车在水平恒力F推动

下，从山坡底部A处由静止起运动至高为八的坡顶B,获得速度为v,AB的水平距离为s。

下列说法正确的是（）

A.物体机械能的增加Fs

B.合力对小车做的功是g机声

C.推力对小车做的功是Fs-mgh

D.摩擦阻力对小车做的功是gw?+〃cg/z-五s

【变式1-3]（2022•江苏•高考真题）某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜

面下滑，经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员

的动能心与水平位移x的关系图像正确的是（）

【易错点提醒四】不会运用动能定理求解多过程问题

【例4】.（2022•浙江1月卷・T20）如图所示，处于竖直平面内的一探究装置，由倾角。=37。

的光滑直轨道AB、圆心为。1的半圆形光滑轨道BC。、圆心为。2的半圆形光滑细圆管轨道

DEF、倾角也为37。的粗糙直轨道FG组成，B、。和歹为轨道间的相切点，弹性板垂直轨道

固定在G点（与2点等高），B、01,D、。2和尸点处于同一直线上。己知可视为质点的滑

块质量加=O.lkg,轨道BCD和。的半径R=0.15m,轨道AB长度[=3m,滑块与轨道

7

FG间的动摩擦因数〃ng,滑块与弹性板作用后，以等大速度弹回，sin37o=0.6,cos37o=0.8。

滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放，

（1）若释放点距B点的长度Z=0.7m,求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小；

（2）设释放点距2点的长度为（，滑块第一次经厂点时的速度v与4之间的关系式；

（3）若滑块最终静止在轨道FG的中点，求释放点距8点长度lx的值。

支式练习

【变式1T】.（2023云南省昆明市第一中学一模）如图所示，一根放置于水平地面的

轻质弹簧一端固定在竖直的墙壁上，处于原长时另一端位于C点，一质量为1kg的物体以

4m/s的初速度沿水平地面的A点处向右运动，物体可视为质点，压缩弹簧反弹后刚好停在

了AC的中点8,已知物块与水平地面的动摩擦因数为0.2,A、C之间的距离为2m,则

整个过程中弹簧的最大弹性势能为（）

WWWWV

////////////////7//////////f/////////A/////////////

ABC

A.3JB.4JC.5JD.6J

【变式1-2].（2023•浙江•模拟预测）如图所示，同一竖直平面内有三段半径均为R的光

滑圆弧轨道，质量为m的物体从OA圆弧某处静止释放，经过A出后小球沿第二段BC圆弧

轨道运动，经过粗糙水平面CD后，小球从D进入第三段圆弧后最终从E点飞出。已知C、

。是圆弧轨道最低点，4B是圆弧轨道最高点，物体与粗糙水平面间的动摩擦因数

〃=0.5,CD=2R求.

（1）物体从斜面下滑的角度。满足什么条件，物体才不会从B点脱离轨道。

（2）如果物体从。点静止下滑，下滑到轨道。处，物体对轨道的压力”-

（3）在上一问中，物体从E点飞出后，当物体到达最高点时，最高点与。点的水平距离s。

【变式1-3].（2023江苏卷高考真题）如图所示，滑雪道AB由坡道和水平道组成，

且平滑连接，坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲坡CD相连。若滑雪者从尸点由静止开始

下滑，恰好到达万点。滑雪者现从4点由静止开始下滑，从瓦点飞出。已知4户间的距离

为a滑雪者与滑道间的动摩擦因数均为〃，重力加速度为g,不计空气阻力。

（1）求滑雪者运动到尸点时间友

（2）求滑雪者从6点飞出的速度大小匕

【易错点提醒五】不理解机械能守恒条件

【例5】.（2024•广东惠州一中月考）如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的

水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙壁（不与槽粘连）.现让一小球自左端槽口A点的正上

方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是（）

A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功

B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球的机械能守恒

C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒

D.小球从下落到从右侧离开半圆形槽的过程中，机械能守恒

支式练习

【变式1-1】竖直放置的轻弹簧下端连接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态,

如图所示。然后迅速放手后直至小球运动到最低点，不计空气阻力，则下列说法中正确

A.小球被手压缩至运动到最低点过程中小球与弹簧组成的系统机械能守恒

B.人放手后小球运动到最低点过程中机械能守恒

C.人放手后小球运动到最低点过程小球与弹簧组成的系统机械能守恒

D.小球向下运动过程中，小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大

【变式1-2］（多选）（2022.湖北.恩施市第一中学模拟预测）小明同学想借助一支可伸

缩的圆珠笔来看看“圆珠笔的上跳”，笔内有一根弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖

就伸出。如图所示，手握笔杆，使笔尖向上，小帽抵在桌面上，在压下后突然放手，笔杆将

竖直向上跳起一定的高度。在某次实验中，小明用刻度尺测得圆珠笔跳起的高度为12cm,

若重力加速度g=10m/s2,在圆珠笔由静止起跳至上升到最大高度的过程中，以下分析正确

的是（）

A.小明对圆珠笔不做功

B.圆珠笔的机械能不守恒

C.圆珠笔在弹起过程中对桌面做正功

D.圆珠笔起跳的初速度约为L55m/s

【变式「3】例3.（2024•福建省同安第一中学月考）如图所示，A和B两个小球固定在一

根长为乙轻杆的两端，A球的质量为优，B球的质量为，此杆可绕穿过中点。的水平轴

无摩擦地转动。现使轻杆从水平位置由静止释放，则在杆从释放到转过90。的过程中（）

A.A球的机械能守恒B.杆对A球做正功

C.B球到最低点的速度为升D.A球和B球的总机械能守恒

【易错点提醒六】运用机械能守恒解题错误

【例6】（2023•北京海淀模拟）我国早在3000年前就发明了辘车卢，其简化模型如图所示，

辘粉的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒的半径为R,质量为M、厚度不计。某人转动卷筒通过

细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d,空桶质量为加0,桶中水的质量为

m。井中水面与井口的高度差为H,重力加速度为g,不计辐条的质量和转动轴处的摩擦。

下列分析判断正确的是（）

一卷筒

二H二

A.若人以恒定以像速度g匀速转动卷筒，则水桶上升的速度为%=4R

B.若人以恒定功率P转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，水桶上升过程的

最大速度为％=（M+£%）g

C,空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，水桶落到水面时的速度大小

v=pm0g（H-d）

Vrn^+M

D.忽略提水过程中水面高度的变化，水桶从图示位置缓慢上升高度”，人做的功

W=（m+n^）gH

变式练习

【变式1-11如图所示，质量均为m=lkg的小物体A和B用轻绳连接，轻绳跨过倾角为

30。的固定斜面顶端的定滑轮，滑轮左侧的轻绳方向与斜面方向平行，开始时用手托住A,B

恰好位于斜面底端，A离地6=0.8m。现静止释放A,在B沿斜面上滑的过程中，下列说法

正确的是（已知A落地后不反弹，不计一切摩擦和空气阻力，g取10m/s2）（）

A.物体A、B组成的系统机械能守恒

B.物体A落地前一瞬间的速度大小为4m/s

C.物体B的动量变化量的大小为2kgm/s

D.物体B沿斜面上滑的最大距离为1.2m

【变式1-2】如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体B的质

量为力*放置在倾角为30。的光滑斜面上，物体A的质量为如用手托着物体A使弹簧处

于原长，细绳伸直且B与轻滑轮间的弹簧和细绳均与斜面平行，A与地面间的距离为打，物

体B静止在斜面上挡板P处。放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为V,此时物

体B对挡板恰好无压力。不计空气阻力，重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

A.弹簧的劲度系数为警

B.此时弹簧的弹性势能等于mg

C.此时物体A的加速度大小为g,方向竖直向上

D.此后物体B可能离开挡板沿斜面向上运动

【易错点提醒七】混淆摩擦力做功与摩擦力产生的热量

【例7】如图所示，倾角8=37。的传送带顺时针转动，传送带的长度（两轴心距离）s=15m,

质量m=1kg的小物块以初速度w=2m/s从A端滑上传送带，从B端滑上置于光滑水平面

上质量为M=3kg、上表面为:光滑圆弧的槽车（物块由传送带滑上槽车时无机械能损失，光

滑圆弧的半径足够大）。已知物块与传送带间的动摩擦因数为〃=0.8,sin37。=0.6,cos37。

=0.8,重力加速度g取度m/s2。

（1）为使物块到达传送带顶端时能以最大速度滑上槽车，传送带的传送速度至少为多少？

（2）求物块以最大速度滑上槽车后，能上升的最大高度。

（3）若传送带传送速度为v,且满足v>vo,写出因物块与传送带摩擦产生的热量。与v的关

系式。

支式练习

【变式1T】（2023•浙江•模拟预测）如图所示，工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地

面运送到高出水平地面的C平台上，C平台离地面的高度一定。运输机的皮带以一定的速度

丫顺时针转动且不打滑。将货物轻轻地放在A处，货物随皮带到达平台。货物在皮带上相对

滑动时，会留下一定长度的痕迹。已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为〃。满足tanO<〃，

可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）

A.传送带对货物做的功等于物体动能的增加量

B.传送带对货物做的功等于货物对传送带做的功

C.因传送物体，电动机需多做的功等于货物机械能的增加量

D.货物质量m越大，皮带上摩擦产生的热越多

【变式1-2】（2023•北京延庆•统考一模）如图甲所示，物体以一定初速度从倾角。=37°的

斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3.0m。选择地面为参考平面，上升过程中,

2

物体的机械能E机随高度h的变化如图乙所示。g=10m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8o

则（）

A.物体的质量nz=0.67kg

B.物体与斜面间的动摩擦因数〃=0.5

C.物体上升过程的加速度大小a=12m/s2

D.物体回到斜面底端时的动能纥=20J

易错题通关

1.（2023广东省东莞市模拟）如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。

某受训者拖着轮胎在水平直道上前进的距离为x,已知绳与水平地面间的夹角为a,拉力为

F,那么下列说法正确的是（）

A.轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功B.轮胎受到的重力对轮胎做了正功

C.轮胎受到的拉力对轮胎不做功D.轮胎受到的拉力对轮胎做功大小为

Fxsina

2.（广东省广州市五校联考（二中、六中、广雅、执信、省实）期末物仰卧起坐是《国家学

生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。在一次测试中，某学生一分钟内连续做了

60个仰卧起坐。该学生的质量约为50kg,上半身质量是总质量的0.6倍，仰卧起坐时下半

身重心位置不变，上半身重心升高约为0.4m,取重力加速度g=10m/s2。此次测试过程中，

克服重力做功的平均功率约为（）

A.2WB.120WC.200WD.720W

3.（2023辽宁卷）如图（a）,从高处〃点到地面“点有I、II两条光滑轨道。两相同

小物块甲、乙同时从〃点由静止释放，沿不同轨道滑到忆点，其速率V与时间力的关系如图

（b）所示。由图可知，两物块在离开〃点后、到达"点前的下滑过程中（）

A.甲沿I下滑且同一时刻甲的动能比乙的大

B.甲沿II下滑且同一时刻甲的动能比乙的小

C.乙沿I下滑且乙的重力功率一直不变

D.乙沿II下滑且乙的重力功率一直增大

4.（2023湖北卷）两节动车的额定功率分别为打和鸟，在某平直铁轨上能达到的最

大速度分别为匕和丫2。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不

变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（）

:匕+一岭+舄匕（♦+一）%%

（月+,）匕彩

4%+8匕

5.（2022•湖北・T7）一质点做曲线运动，在前一段时间内速度大小由v增大到2v,在随后的

一段时间内速度大小由2V增大到5v。前后两段时间内，合外力对质点做功分别为Wi和死，

合外力的冲量大小分别为Zi和6。下列关系式一定成立的是（）

吗叱，叱叱，；

A.=3I2<3IXB.=32>/1

C.吗=7叱，AWD.吗=7叱，A"

6.（2022•河北・T9）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体P和。用不可伸长的轻绳相连,

悬挂定滑轮上，质量相°f=0时刻将两物体由静止释放，物体。的加速度大小为T。

T时刻轻绳突然断开，物体产能够达到的最高点恰与物体。释放位置处于同一高度，取

♦=0时刻物体P所在水平面为零势能面，此时物体。的机能为E。重力加速度大小为g,

不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（）

。口

尸白

F

A.物体尸和。的质量之比为1:3B.2T时刻物体。的机械能为一

2

3ED.2T时刻物体P的速度大小过

C.2T时刻物体P重力的功率为——

2T3

7.（2023山东卷）质量为〃的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力尸和受到的阻

力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为〃的物体由静止开始运动。

当小车拖动物体行驶的位移为M时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑

行一段时间后停下，其总位移为邑。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小

车的额定功率R为（）

//Z//Z/Z/////////Z////Z

2尸(/一7)区_幻$

V(M+m)S2-MS1(M+m)S2-mS1

”(F7)G-SjS22产①-6⑸-而

、

V-(M+m)S2-MSl(M+m)S+mSl

8.（2023湖南卷）如图，固定在竖直面内的光滑轨道/8C由直线段和圆弧段况组

成，两段相切于6点，段与水平面夹角为明苑段圆心为。，最高点为a/与c的高度

差等于圆弧轨道的直径2几小球从/点以初速度"冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达，点，

下列说法正确的是（）

A.小球从6到。的过程中，对轨道的压力逐渐增大

B.小球从2到。的过程中，重力的功率始终保持不变

C.小球的初速度为=）荻

D.若小球初速度w增大，小球有可能从8点脱离轨道

9.（2023广东佛山市一模）如图甲所示，向飞机上装货时，通常用到可移动式皮带输送机。

如图乙所示，皮带输送机倾角为。=30。，以lm/s顺时针匀速转动，现将货物在输送带下端A

点无初速度释放后从A点运动B点，已知货物均可视为质点，质量为机=10kg,A、B两端

点间的距离为s==9.8m,货物与输送带间的动摩擦因数为也，重力加速度取10m/s2。则

2

货物从低端到顶端要消耗的能量为（）

A.510JB.490JC.375JD.260J

10.（2023•四川省成都市树德中学高三下学期三诊）图所示，将质量为2m的重物悬挂在

轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为根的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑

定滑轮与直杆的距离为比已知A点与定滑轮等高，A、8两点间的距离为儿现将小环从A

点由静止释放，下列说法正确的是（）

A.小环到达8点时，重物上升的高度为（0-l）d

B.小环在下滑过程中的机械能先增大后减小

C.小环在2点的速度与重物上升的速度大小之比为1：72

4

D.小环下滑的最大距离为

11.（2023•河北省沧州市吴桥中学高三下学期模拟考试物理试题（如图所示，质量为01kg

的小滑块（可视为质点），从A点由静止释放，经8点沿切线滑入半径为4.0m的四分之一

圆弧轨道8C,经过C点时对圆弧轨道的压力为L9N,沿水平轨道C。运动后，经。点沿切

线滑入半径为0.1m的四分之一光滑圆弧轨道DE,恰好能到达E点，已知X4B=5Qm,

2

xCD=3.4m，尸点在£点正上方且与A点在同一水平线上，取g=10m/s,不计空气阻力。

下列说法正确的是（）

A.小滑块在左侧圆弧轨道运动的过程中克服阻力做的功为7.2J

B.小滑块与CD段间的动摩擦因数为0.5

C.小滑块最终停在C点右侧0.2m处

D.若小滑块从b点由静止释放，则它一定能通过B点

12.（2023江苏卷高考真题）滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点8后

返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图

C.在48之间的运动时间较短D.在尔夕之间克服摩擦力做的功较

13.（2023•辽宁省沈阳市第二中学第五次模拟）“碳中和”、“低碳化”、“绿色奥

运”是北京冬奥会的几个标签。本次冬奥会运行超1000辆氢能源汽车，是全球最大的一次

燃料电池汽车示范。某款质量为M的氢能源汽车（如图所示）在一次测试中，沿平直公路

以恒定功率尸从静止启动做直线运动，行驶路程无，恰好达到最大速度%。已知该车所受

阻力恒定。下列判定正确的是（）

A.启动过程中，车做匀加速直线运动

19

B.启动过程中，牵引力对车做的功为5Mdi

C.车速从0增至%加速时间为T+一

2P%

2P

D.车速为二时，车的加速度大小为高一

14.（2023•湖南省“一起考”大联考高三下学期5月模拟）如图，左侧光滑曲面轨道与右

侧倾角a=37。的斜面在底部平滑连接且均同定在水平地面上,质量为m的小滑块从斜面上

离斜面底边高为“处由静止释放，滑到斜面底端然后滑上左侧曲面轨道，再从曲面轨道滑

4

上斜面，滑块第一次沿斜面上滑的最大高度为,多次往复运动。不计空气阻力，重力

加速度为g,sin37°=0.6»求：

（1）滑块与斜面间的动摩擦因数；

（2）滑块第1次下滑的时间与第1次上滑的时间之比；

（3）滑块从静止释放到第“次上滑到斜面最高点的过程中，系统产生的热量。

15.（2024•江苏省句容三中、海安实验中学联考2023-2024学年高三上学期10月月考如

图所示，倾角6=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个半径和

质量不计的光滑定滑轮D,质量均为m=1kg的物体A和B用一劲度系数k=120N/m的轻

弹簧连接，物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物

体A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接，小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆，当整个

系统静止时，环C位于。处时，绳与细杆间的夹角。=53°,且物体B对挡板P的压力恰

好为零。图中5。水平且长度为d=0.4m,位置R与位置。关于位置S对称，轻弹簧和定

滑轮右侧的绳均与斜面平行，现让环C从位置R由静止释放，sin37O=0.6，cos37°=0.8,

g取10m/s3求：

（1）小环C的质量M；

(2)小环C运动到位置Q的速率也

(3)小环C通过位置S时的动能Ek及环从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功叫。

易错点06机械能

目录

01易错陷阱(4大陷阱)

02举一反三

【易错点提醒一】不理解功和功率的概念计算时出现错误

【易错点提醒二】混淆机车启动的两个过程

【易错点提醒三】不理解动能定理的含意

【易错点提醒四】不会用动能定理求解多过程问题

【易错点提醒五】不理解机械能守恒定律的条件。

【易错点提醒六】运用机械能定律错误。

［易错点提醒七】混淆摩擦力做功和摩擦产生的热量

03易错题通关

易错点一：应用功和功率求解问题时出现错误

L计算功的方法

(1)恒力做的功

直接用W=Fxcosa计算或用动能定理计算。

⑵合力做的功

方法一：先求合力R合，再用W合=R合xcosa求功，尤其适用于已知质量机和加

速度。的情况。

方法二：先求各个力做的功W1、卬2、卬3…，再应用卬合=历+正2+卬3+…求合

力做的功。

方法三：利用动能定理，合力做的功等于物体动能的变化量。

⑶变力做的功

①应用动能定理求解。

②用W=P/求解，其中变力的功率尸不变。

③当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功的绝对值

等于力和路程(不是位移)的乘积。如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等。

④转换研究对象法。有些变力做功问题可转换为恒力做功，用W=Fxcosa求解。

此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功问题。

⑤图像法。在R—x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力R在这

段位移内所做的功,且位于x轴上方的“面积”为正功，位于x轴下方的“面积”

为负功。

W

2.公式尸=7和P=FP的区别

w

p=十是功率的定义式，P=Ro是功率的计算式。

3.平均功率的计算方法

-W

(1)利用p=7。

(2)利用P=Rocosa,其中。为物体运动的平均速度。

3.瞬时功率的计算方法

(1)利用公其中。为/时刻的瞬时速度。

Q)P=FVF,其中OF为物体的速度。在力R方向上的分速度。

(3)P=Fvv,其中心为物体受到的外力F在速度v方向上的分力

4.机车的两种启动方式

以恒定功率启动以恒定加速度启动

vT=>F=P"'"）1-a-----—1直a=----—（不变）=>F不变—P=Fv

vmmK7=

至。=0直到P=P额=Fvr

加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间玲二?

ppF—F

门口一八一额个额一阻［吉不

F=F=a=0=>=—vT=1>FI-=—l=I>a=------l直至a=0n

m阻maxFvm

速度为Umax的匀速直线运动加速度减小的加速直线运动

F=尸阻今a=。今v=/恒定

阻max/阻

易错点二：不理解动能定理也不会运用动能定理求解多过程问题

2.动能定理的理解

(1)两个关系

数量关系：合力做的功与物体动能的变化具有等量代换关系，但并不是说动能的

变化就是合力做的功。

因果关系：合力做功是引起物体动能变化的原因。

(2)标量性

动能是标量,功也是标量，所以动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题，

当然动能定理也就不存在分量的表达式。

2.运用动能定理解决多过程问题，有两种思路

(1)分阶段应用动能定理

①若题目需要求某一中间物理量，应分阶段应用动能定理.

②物体在多个运动过程中，受到的弹力、摩擦力等力若发生了变化，力在各个

过程中做功情况也不同，不宜全过程应用动能定理，可以研究其中一个或几个分

过程，结合动能定理，各个击破.

(2)全过程(多个过程)应用动能定理:当物体运动过程包含几个不同的物理过

程，又不需要研究过程的中间状态时，可以把几个运动过程看作一个整体，巧妙

运用动能定理来研究，从而避开每个运动过程的具体细节，大大简化运算.

易错点三：运用机械能守恒定律分析问题时出现错误。

31.判断机械能守恒的三种方法

分析物体或系统的动能和势能之

r■（定义法卜和是否变化，若不变，则机械能

守恒

三若物体或系统只有重力或系统内

种弹力做功，或有其他力做功，但

方—［做功法卜

法其他力做功的代数和为零，则机

械能守恒

若物体或系统中只有动能和势能

q转化法上的相互转化而无机械能与其他形

式能的转化，则机械能守恒

2.表达式

要选零势能参考平面

守恒观点-*EX=E2A

,

三

种

形Y转化观点田AEk=-AEp卜不用选零势能参考平面

式

.

、转移观点，AE=-AE„*不用选零势能参考平面

AD

易错点四：运用功能关系分析问题时出现错误。

几种常见的功能关系及表达式

力做功能的变化二者关系

合力做功动能变化〃=Ek2-Eki=AEk

重力做功重力势能变化（1）重力做正功，重力势能减少；（2）重力做负功,

重力势能增加；（3）Wc=—AEp=Epi—Ep2

弹簧弹力做功弹性势能变化（1）弹力做正功，弹性势能减少；（2）弹力做负功,

弹性势能增加；（3）勿弹=—/\”=Epi—昂2

只有重力或系统内弹机械能不变化机械能守恒，即AE=0

力做功

除重力和系统内弹力机械能变化（1）其他力做多少正功，物体的机械能增加多少;

之外的其他力做功

（2）其他力做多少负功，物体的机械能减少多少;

（3）加其他=AE

一对相互作用的滑动内能增加（1）作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统

摩擦力的总功内能增加；（2）摩擦生热Q=/%相对

电场力做功电势能变化（1）电场力做正功，电势能减少；（2）电场力做负功,

电势能增加；（3）/电=-AEp=JI-埒2

安培力做功电能变化勿克安=AE电,勿安=-AE电

【易错点提醒一】理解功和功率的概念计算时出现错误

【例1】.自动扶梯以恒定的速率送乘客上楼，乘客第一次站在扶梯上不动，第二次相对

于扶梯匀速向上走，自动扶梯的牵引力两次做功分别为％、叽，功率分别为尸1、尸2,则

（）

A.叱=%书〈鸟B.%〉吗,片=舄C.叱〈％,片〉6D.%=%，片=6

易错分析：功